Sternstunden Astronomische Sachverhalte für ... - Universität Vechta

Sternstunden
Astronomische Sachverhalte für den
Sachunterricht
Prof. Dr. Steffen Wittkowske
Universität Vechta, IfD

Die Erde unter den Sternen…
„Es ist kein Geheimnis, dass fast niemand über
die Dinge des Himmels etwas Rechtes weiß;
es sei denn Gelerntes, und nicht Erfahrenes und
Erlebtes.“
Martin Wagenschein

Einige historische Bemerkungen
• Astronomie ist eine der ältesten
Naturwissenschaften
• Menschen beobachteten von alters her den
nächtlichen Sternenhimmel und verfolgten
den Lauf der Gestirne zur
– Zeitbestimmung,
– Kalenderrechnung,
– Orientierung und Navigation.

Zeitbestimmung und
Kalenderrechnung
• der Wechsel von Tag und Nacht, die Jahreszeiten, die
beständige Wiederkehr der Leuchtgestalten des
Mondes oder die Auf- und Untergänge heller Sterne
sind solche regelmäßig eintretenden Vorgänge
• faszinierend waren zudem außergewöhnliche
Phänomene („Stern von Bethlehem“, Finsternisse,
Meteoritenfälle u. a. m.)

Astronomie und Navigation
• Sonnenstand => Himmelsrichtungen am Tag
=> Tagbogen der Sonne
• nachts in nördlichen Breiten => Polarstern
• in südlichen Breiten => „Kreuz des Südens“
Als die europäischen Seefahrer im 16. Jahrhundert
die südlichen Meere durchfuhren, wurden sie wieder
auf das Sternbild aufmerksam, wobei sie darin das
„Kreuz des christlichen Glaubens“ sahen.
Das Kreuz diente ihnen auch zur Orientierung,
da die senkrechte Achse zum südlichen Himmelspol zeigt.

1609 – 2009
MEILENSTEINE EINER NEUEN ZEIT:
1543 - Nikolaus Kopernikus stößt das Tor zur
neuen Zeit auf
1609 - Wie auf Erden, so am Himmel… -
Johannes Kepler und Galileo Galilei treten
hindurch

Nikolaus
Kopernikus
Johannes
Kepler
Galileo
Galilei
Tycho Brahe
Bedeutende Physiker und Astronomen

Die Flucht nach Ägypten
Adam Elsheimer (getauft am 18. März 1578 in
Frankfurt am Main; † 11. Dezember 1610 in
Rom) war der bedeutendste deutsche Maler des
17. Jahrhunderts.
Bemerkenswert an seinem in der Münchner
Alten Pinakothek ausgestellten Bild »Flucht
nach Ägypten« ist die genaue Darstellung des
Himmels und der Gestirne. Das Sternbild der
»Plejaden« ist in Anordnung und Helligkeit
richtig dargestellt. Die Milchstraße ist erstmals
in der abendländischen Kunst nicht als Nebel
oder Milch gemalt, sondern besteht aus
einzelnen Sternen, und auf der Oberfläche des
Mondes sind, wie in Wirklichkeit, Krater
dargestellt. Diese Details sind von der Erde mit
bloßem Auge nicht zu erkennen. Alles deutet
darauf hin, dass Elsheimer Zugang zu einem der
gerade erfundenen Teleskope gehabt haben
muss. Zwei Mitarbeitern des Deutschen
Museums in München, einer davon der
Referent Christian Sicka, ist die exakte
Datierung des Sternenhimmels auf den 16. Juni
1609, 21:45 Uhr, gelungen.

Die Plejaden

Sachunterricht und Astronomie –
Tag und Nacht
• Der Rhythmus zwischen Hell und Dunkel, von Tag und Nacht, das Spiel der
Gezeiten, der Wechsel der Jahreszeiten und Jahre ist für den Menschen
Zeit. Dass er darin lebt, liest er auch am Lauf der Gestirne, der Sonne, des
Mondes, und der Erde, die sich um sich selber und mit dem Mond um die
Sonne bewegt, ab.
• Im Laufe eines Umlaufs um die Sonne (Jahr) wird die Erde auf Grund der
Neigung der Erdachse zur Erdbahn-Ebene (etwa 23,5°) in
unterschiedlicher Weise beschienen. Dies betrifft sowohl die Dauer (Länge
des Tages) als auch die Winkel, in denen die Erde vom Sonnenlicht
bestrahlt wird.
• In mittleren Breiten der Erde, z.B. in Mitteleuropa, treten dann als
typische Jahreszeiten Frühling, Sommer, Herbst und Winter auf.

Sachunterricht und Astronomie –
Der Tagbogen der Sonne
• Zum Frühlingsanfang und zum Herbstanfang steht die Sonne
12 Stunden über und 12 Stunden unter dem Horizont. Am 21.
Dezember (Winteranfang) scheint sie in unseren Breiten nur
für ca. 8 Stunden, am 21. Juni (Sommeranfang) aber für rund
16 Stunden.
• Tagbogen der Sonne (länger – kürzer, flach –
hoch, weit – eng => Sprachentwicklung üben!)

Sachunterricht und Astronomie –
Die Jahreszeiten

Von der Länge der Jahreszeiten
• Wegen der
ungleichförmigen
Bewegung der Erde auf
ihrer Bahn um die
Sonne sind die vier
Jahreszeiten nicht
gleich lang.
• Frühling 92 d 19 h
• Sommer 93 d 15 h
• Herbst 89 d 20 h
• Winter 89 d 0 h
Die jeweilige Dauer ergibt sich aus
astronomischen Konstellationen!

Sachunterricht und Astronomie –
Der Mond
• Erde und Erdmond, meist kurz als
Mond bezeichnet, sind enge
kosmische Partner. Sie bewegen
sich seit ihrer Entstehung
gemeinsam um die Sonne.
• Die typischen und sich ständig
ändernden Lichtgestalten des
Mondes werden als Mondphasen
bezeichnet.
• Sie kommen zustande, weil der
Mond ein von der Sonne
beleuchteter Körper ist und Erde
und Mond infolge ihrer
Bewegung unterschiedliche
Stellungen einnehmen.

Die Mondphasen
Je nach der Stellung der drei Himmelskörper Sonne, Erde und
Mond zueinander sieht der Beobachter auf der Erde nur den
jeweils beleuchteten Teil der Mondoberfläche deutlich:
– Steht der Mond von der Erde aus gesehen in Richtung Sonne, so blicken wir
auf die unbeleuchtete Seite des Mondes. Es herrscht Neumond.
– Im weiteren Verlauf der Bewegung der Himmelskörper wird ein immer
größerer Teil der von der Erde aus sichtbaren Mondoberfläche beleuchtet.
Man spricht vom zunehmenden Mond.
– Steht der Mond von der Erde aus gesehen in entgegen gesetzter Richtung zur
Sonne, dann wird seine gesamte für uns sichtbare Oberfläche beleuchtet. Er
herrscht Vollmond.
– Anschließend verringert sich wieder der von der Erde aus sichtbare
beleuchtete Teil der Mondoberfläche. Man spricht vom abnehmenden Mond.

Wie kommt es zu Finsternissen?
Mondfinsternis
Die Erde steht bei ihrem
Umlauf um die Sonne bei
einer Mondfinsternis
zwischen Sonne und Mond.
Tritt der Mond in den
Schatten der Erde, so
verfinstert sich ein Teil oder
der ganze Mond.

Wie kommt es zu Finsternissen?
Sonnenfinsternis
Der Mond bewegt sich auf
einer Kreisbahn um die Erde.
Steht er dabei zwischen
Sonne und Erde, so fällt sein
Schatten auf einen Teil der
Erdoberfläche. In diesem
Gebiet ist die Sonne ganz
oder teilweise verfinstert.
3.9.2081: Nächste totale Sofi – 5 min 33 s.
So lange (in D) zu warten, wäre verrückt, oder?

Sachunterricht und Astronomie –
Unser Planetensystem
Maßstabsgetreue Darstellung der Planetengrößen des
Sonnensystems:
1 – Merkur (3 min 13 s)
2 – Venus
3 – Erde
Die Sonne ist im Mittel 149.597.870 Kilometer von der Erde
entfernt. Das Licht benötigt für die Entfernung Sonne-Erde
499 Sekunden, also 8 Minuten und 19 Sekunden.
4 – Mars
5 – Jupiter
6 – Saturn
7 – Uranus
8 – Neptun (ca. 4 h 9 min 49 s)

Sachunterricht und Astronomie –
Die Sonne
• selbst leuchtende Gaskugel, besteht zu ¾
aus Wasserstoff
• Radius: 700 000 km, ca. 100 Erdradien
• Masse: 2 x 10 30 kg, ca. 300 000 Erdmassen
• Temperatur: 6 000 K
• Entfernung vom nächsten Stern: 4,2 Jahre
• Wirkungen der Sonnenstrahlen:
• Licht, Wärme
• Polarlichter, magn. Stürme, Störungen des Funkverkehrs

Die Sonne – unser Stern
• Mitteleuropäische Sommerzeit: In jedem Jahr,
am letzten Sonntag im März, wird in
Deutschland auf die Sommerzeit umgestellt
(MESZ)!. Am letzten Sonntag im Oktober wird
die Uhr wieder um eine Stunde zurück
gestellt.
• Seit dem 25. Oktober 2009, 3.00 MESZ, gilt die
Winterzeit in D. Am 28. März 2010 wird die
Uhr auf 2.00 Uhr MEZ zurückgestellt.

Mitteleuropäische Sommerzeit
Frühling: Umstellung von Normalzeit auf
Sommerzeit – die Uhr wird um eine
Stunde vorgestellt.
Herbst: Umstellung von Sommerzeit auf
Normalzeit – die Uhr wird um eine Stunde
zurückgestellt.

Sonnenlicht im Monat März

Zur Orientierung am Sternenhimmel –
Der Polarstern
• Das Bild vom Sternenhimmel verändert sich während einer
Nacht. Ein Stern scheint aber annähernd an ein und derselben
Stelle stehen zu bleiben: Der Polarstern.
• Er hilft Ihnen, die Himmelsrichtung Norden anzugeben.
Obwohl er nicht sehr stark leuchtet, kann man ihn gut
auffinden. Dort wo er sich zeigt, sind keine weiteren
auffälligen Sterne zu beobachten.
– Suchen Sie den Großen Wagen am Sternenhimmel! Vier helle Sterne
bilden seinen Wagenkasten, drei weitere die Deichsel.
– Verlängern Sie den Abstand der beiden hinteren Kastensterne fünfmal
nach oben.
– Jetzt finden Sie den Polarstern.

Zur Orientierung am Sternenhimmel –
• Kassiopeia
Zirkumpolare Sternbilder
Die fünf Hauptsterne der Kassiopeia bilden ein markantes W am Himmel,
daher wird sie auch als Himmels-W bezeichnet.
Die Spitze in der Mitte des W zeigt ungefähr auf den Polarstern, den man
so mit Hilfe der Kassiopeia auffinden kann.

Der Tierkreis (Zodiakus)
• Als „Zodiakus“ oder Tierkreis bezeichnet man einen etwa 20
Grad breiten, die Himmelskugel umspannenden Bereich, in
deren Mitte die Ekliptik verläuft.
• Von der Erde aus betrachtet ist die Ekliptik die „Straße“, auf
der die Sonne sich scheinbar im Laufe eines Jahres am
Himmelskreis durch 30 Grad-Abschnitte („Häuser“) bewegt.
• Die Sonne bewegt sich also jeweils für etwa 30 Tage vor dem
Hintergrund eines Tierkreissternbildes, das somit während
dieser Zeit nicht gesehen werden kann, sondern am
Tageshimmel steht.

Die Sternbilder des Tierkreises I
Zwölf der insgesamt 88 astronomischen Sternbilder tragen die
gleichen Namen wie die zwölf Zeichen des Tierkreises:

Die Sternbilder des Tierkreises II
Widder ♈, Stier ♉, Zwillinge ♊, Krebs ♋, Löwe ♌,
Jungfrau ♍, Waage ♎, Skorpion ♏, Schütze ♐,
Steinbock ♑, Wassermann ♒, Fische ♓.
Die Tierkreissternbilder sind babylonischen und
griechischen Ursprungs. Andere Kulturen (z. B. China,
Ägypten) besaßen andere Tierkreissternbilder.

Frühlingssternbilder

Sommersternbilder

Herbststernbilder
Das Herbstviereck setzt sich nicht aus Sternen
zusammen, die in verschiedenen Sternbildern stehen,
sondern ist selbst eines, nämlich das fliegende Pferd
Pegasus. Vier helle Sterne eines ziemlich
gleichmäßigen Vierecks bilden den Pferdekörper.
Eigenartigerweise steht es verkehrt herum am
Himmel, und zwar mit dem Kopf nach unten und den
Beinen nach oben. Pegasus geht ab September
abends im Osten auf und kündigt uns den Herbst an.
Von ihm aus finden wir ganz leicht auch die anderen
Herbststernbilder.

Wintersternbilder I

Wintersternbilder II
• Den Namen „Milchstraße“ trägt unser Sternsystem, weil es von der Erde aus wie ein
quer über das Firmament gesetzter milchiger Pinselstrich erscheint. Dass dieses
weiße Band sich in Wirklichkeit aus Milliarden von Sternen zusammensetzt, wurde
erst 1609 von Galileo Galilei erkannt, der die Erscheinung als Erster durch ein
Fernrohr betrachtete.
• Schon im Altertum war die Milchstraße als heller, schmaler Streifen am Nachthimmel
bekannt. Ihr altgriechischer Name galaxias (γαλαξίας) – von dem auch der heutige
Fachausdruck „Galaxis“ stammt – ist von dem Wort gala (γάλα, Milch) abgeleitet. Wie
dem deutschen Wort „Milchstraße“ liegt also auch dem altgriechischen Begriff das
„milchige“ Aussehen zugrunde.

„Wie der Sternenhimmel bin ich still und bewegt.“
Friedrich Hölderlin

Sternstunden
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit…
… und sternenreiche Tage und Nächte im Jahr 2010!
Ihr
Steffen Wittkowske
„Die Astronomie ist vielleicht die Wissenschaft... wo der Mensch
am besten lernen kann, wie klein er ist.“
Georg Christoph Lichtenberg
Zum Weiterlesen: http://www.astrokramkiste.de